智能小车设计[优质ppt]

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交流报告
本科组C题--智能小车设计
2011-11-27
2011年全国大学生电子设计竞赛交流报告
主要报告内容
一、题目要求及设计思路简介 二、智能小车系统设计 三、系统关键问题分析及解决方案 四、系统实现及测试 五、指导教师点评
2011年全国大学生电子设计竞赛交流报告
2.1 智能小车硬件设计
3、位置同步方案
方案一：采用超声波传感器测距 方案
超声波传感器采用IO触发测距， 模块自动发送8个40khz的方波，自动 检测是否有信号返回。有价格便宜、 使用简单的优点。但是不能准确测得 小车超车及姿态调整时的距离，因此 采用此种方案稳定性不高
2.1 智能小车硬件设计
方案二：采用无线通信方 案
2.1 智能小车硬件设计
方案二：采用反射式红外传感器 。
利用红外线在不同颜色的物体表 面具有不同的反射性质的特点，在小 车行驶过程中红外发射管不断发出红 外射线。当发出的红外射线照射到白 色的平面后经反射，则检测出白线继 而输出低电平；当发出的红外射线照 射到黑色的平面后被吸收，则收不到 发射管发出的红外线，则检测出黑线 继而输出高电平。微控制器就是通过 接收到的高低电平为依据来确定小车 相对于黑线的位置。只要选择数量和 探测距离合适的红外传感器，就可以 精确控制小车。基于以上的分析，采 用方案二。
2.1 智能小车硬件设计
方案二：采用嵌入式系统 采 用 L M3S615的ARM芯片作为控
制核心 。 LM3S615是基于ARM® Cortex-M3的控制器，它将高性能 的32 位计算引入嵌入式微控制器 应用中。其特点是运算速度快，外 围器件简单，功耗低，片上资源丰 富，能满足小车的速度控制以及无 线通信设备 的 需求 ， 是目前性价比 较高的控制类芯片。基于以上分析，
主要报告内容
一、题目要求及设计思路简介 二、智能小车系统设计 三、系统关键问题分析及解决方案 四、系统实现及测试 五、指导教师点评
1.1 题目要求简介
题目要求两辆小车在如右图所示 的赛道上实现如下功能： 1. 基本要求
（1）甲车和乙车分别从起点标志 线开始，在行车道各正常行驶一圈。
（2）甲、乙两车按图所示位置同 时起动，乙车通过超车标志线后在超 车区内实现超车功能，并先于甲车到 达终点标志线，即第一圈实现乙车超 过甲车。
（3）甲、乙两车在完成(2)时的 行驶时间要尽可能的短。
1.1 题目要求简介
2. 发挥部分 （1）在完成基本要求(2)后,甲、乙两
车继续行驶第二圈，要求甲车通过超车标 志线后要实现超车功能，并先于乙车到达 终点标志线，即第二圈完成甲车超过乙车， 实现了交替领跑。甲、乙两车在第二圈行 驶的时间要尽可能的短。
2.1 智能小车硬件设计
1、主处理板选型
方案一:采用AT89S52单片机 作为主控芯片。其特点是功耗较 低，集成度较高，兼容性较好， 但CPU处理速度及片上资源有限 ，不适合复杂实时控制系统的应 用。由于在小车运行过程中，涉 及大量数据处理，需要完成传感 器检测、电机控制、定时计数等 功能。因此此系统需要有良好的 运算性能，对两个小车的速度控 制要求较高，而此普通单片机运 算速度较慢，不能满足需求。
基于以上的分析，采用方 案二。
2.1 智能小车硬件设计
4、循迹模块的选择
方案一：采用光敏电阻组成 光敏探测器。
光敏电阻的阻值可以跟随周 围环境光线的变化而变化。当光 线照射到白线上面时，光线反射 很强烈，光线照射到黑线上面时 ，光线反射较弱。基于光的反射 原理因此光敏电阻在白线和黑线 上方时，阻值会发生明显的变化 。将阻值的变化值经比较器就可 以输出TTL高低电平信号。但是 这种方案受光照影响很大，不能 够稳定的工作。
（2）甲、乙两车继续行驶第三圈和第 四圈，并交替领跑；两车行驶的时间 要尽可能的短。
（3）在完成上述功能后，重新设定甲 车起始位置（在离起点标志线前进方向 40cm 范围内任意），实现甲、乙两车四 圈交替领跑功能，行驶时间要尽可能的短。
1.2 设计思路介绍
智能小车功能需求
精准寻迹 快速行进 位置同步 自主超车
我们选择方案二。
2.1 智能小车硬件设计
2、电机及驱动模块的选择方案
方案一：选择普通直流电机 。 直 流 电 机 可 以 通过减速齿轮 增大扭力，提高带负载能力。直 流电机的优点是：价格便宜，驱 动控制容易，但不能做到精确控 制是其一大弱点。
2.1 智能小车硬件设计
方案二：选择步进电机。 步进电机的特点是：可以精确 控制电机选择步数和角度，能良好 的达到题目要求的精确度。 考虑到题目性能要求，我们选 择了步进电机，同时采用电机驱动 芯片BA6845FS。BA6845FS包含两个 独立的H桥电路。直接给芯片上电， 即可实现电机的驱动。此芯片集成 度高，电路简单，控制方便可靠， 体积小，效率高。
采用无线通信的方式可以 在小车启动时、超车时很好的 实现位置信号的同步，效果稳 定。
相比于电路复杂，成本高，实
时性不好，控制复杂的Zigbee无 线收发模块，我们采用无线收 发模块UP-96。该模块采用了 9600bit/s的波特率，直接可 以连接到本设计的处理器输出 口，无需在无线模块上编制程 序，易于控制，传输速率高， 可编程控制输出功率及驱动模块 无线通讯模块
主处理模块 供电系统模块
解决方案
红外传感器
+
步进电机
+
ARM控制板
+
无线收发
2011年全国大学生电子设计竞赛交流报告
主要报告内容
一、题目要求及设计思路简介 二、智能小车系统设计 三、系统关键问题分析及解决方案 四、系统实现及测试 五、指导教师点评
2.1 智能小车硬件设计
5、鸣笛电路设计
本设计中添加了鸣 笛功能，由比较器和喇 叭 组 成 。 当甲乙两车启 动时 、 超车时以及到达 终点时 都 会 以鸣笛作为 标志。
2.2 智能小车软件设计
本系统采用嵌入式的ARM芯片LM3S615作为控制核心。 使用两个32位定时计数器的中断来对步进电机的时序进行 控制，这样可以充分利用CPU的资源，精确而简单的控制 小车的速度。小车在行进过程中不断检测红外传感器，判 断小车是否偏离跑道外侧的黑线，可以通过调整定时器的 计数值来调整两轮的速度，进而对小车的位置及方向进行 矫正。对定时器的进一步控制可以准确的实现小车的转弯 及超车。两车之间通过无线通信模块进行位置同步。软件 流程图如下：